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在分束镜显微成像系统中集成分束器或光束整形器

作者:维尔克斯  时间:2024-2-21 11:06:26

在本文中,我们将对光学检测和传感系统(即分束镜显微成像系统)进行综述,该系统的照明光源是激光光源,与用于表面成像的物镜聚焦在同一物镜上。我们回顾了衍射分束器和光束整形器在此类系统中的应用方式,以及如何在此类装置中指定和集成它们。

了解衍射分束器和衍射光束整形器

衍射分束器是透射式光学元件,利用衍射将入射激光束分成多个离散光斑。衍射分束器光学器件可以创建任何光斑阵列,包括具有相等间隔和均匀强度的大型二维光斑阵列。它们通过在其表面上具有固定间距的浮雕来做到这一点,该浮雕使激光通过DOE的受控延迟,从而导致衍射。

定制的分束器可以生成任意数量、位置和强度的激光点,从而在STED、细胞或晶圆检测等应用中实现高精度检测。

衍射光束整形器将输入激光改变为具有平顶强度的形状,包括线形、矩形和圆形,使其在小特征检测的检查照明中非常有用。

什么是分束镜显微成像系统?

许多用于晶片检测、细胞测量和缺陷分析等各种应用的光学系统都使用一种称为分束器显微镜装置的光学设置。在这种装置中,光学系统有两个臂,共用同一个聚焦光学器件(通常是一个物镜):

第一个臂是照明臂,激光被准直,然后通过物镜引导到要成像的表面。

第二个臂是成像臂,由物镜和其他光学元件(目镜/镜筒透镜)收集由照明引起的光散射或荧光,并成像到传感器/相机。

这两个臂通常使用二向色分束器立方体、二向色分束器窗口或其他类似的分束器光学器件进行组合。客户使用这种设置,需要Holo/or的支持,将衍射分束器或光束整形器集成到成像系统中。在这篇简短的文章中,Holo/or回顾了针对大多数典型情况执行此操作的最佳方法。

如何在分束镜显微成像系统中指定和集成衍射光学元件?

当试图实现定制的照明轮廓时,激光器的类型和光学系统至关重要。要为某个照明系统定制分束器,请告知 Holo/or波长、M2(单模/多模激光类型)和入射光直径,并指定目标EFLCA,以及自定义分束器或整形器所需的目标模式。

通常,DOE的正确位置是在二向色分束器之前的照明臂中。确切的位置通常并不重要,因为DOE是有角度的,因此无论位置如何,都会在工作平面上产生相同的图案,假设物镜是无限远校正的。


基于显微镜的光学系统的典型光束整形案例

对于分束器,显微镜设置中的一些典型激光分束器应用包括:

1.生成一条线或网格的点,用作实时距离计。衍射分束器角度的绝对精度在此应用中非常有用。

2.创建一系列甜甜圈形斑点和相应的高斯耗尽斑点阵列,以同时在多个点上进行STED,而不是逐点扫描。

对于光束整形器,一些典型应用包括:

1.平顶线生成,有时与激光分束器相结合生成多条线。这些照明曲线可用于细胞术(确保所有细胞获得相同的荧光激发)以及旋转表面的缺陷检测。

2.平顶圆形视场照明-从物镜的整个视场中产生均匀的信号。通常用于使用载物台移动扫描表面的应用,其中平顶照明轮廓使拼接更容易。


结论

分束显微镜光学装置在许多应用中很常见,从生命科学到半导体行业的晶圆检测。在此类应用中使用衍射分束器和光束整形器可以通过根据应用定制照明来提高速度和检测质量。要在分束镜显微系统中正确使用衍射分束器,就必须在照明臂上定位分束器,并根据光学系统的特性(包括激光和物镜规格)来设计分束器。

什么是分束显微镜设置?

分束显微镜光学装置是一种光学装置,其中使用相同的物镜既照亮成像区域,也用于将其成像到相机或传感器。

什么是衍射光束整形器和分束器光学元件?

衍射分束器和光束整形器是无源元件,可以改变激光器的照明模式,使其适应应用。

如何将DOE集成到分束镜显微镜设置中?

通常,DOE入照明中,就在二向色分束器之前。要为这种设置设计定制的分束器或整形器,应充分指定光学系统,包括激光器和物镜。

分束器和衍射光束整形器在分束器显微镜设置中的典型应用有哪些?

典型应用包括STED、细胞术和缺陷检测。

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